Главная страница
Навигация по странице:

  • Микропроцессорные устройства

  • Варианты микропроцессорных устройств/систем Вариант №1 Разработка микропроцессорной системы управления стиральной машиной

  • Вариант №2 Разработка микропроцессорной системы управления бытовой хлебопечкой

  • Вариант №3 Разработка микропроцессорной системы управления кондиционированием помещений офиса

  • Вариант №4 Разработка микропроцессорной системы управления холодильником

  • Вариант №5 Разработка микропроцессорной системы управления лифтом

  • Вариант №6 Разработка микропроцессорной системы управления проявкой фотопленки

  • Вариант №7 Разработка микропроцессорной системы управления инкубатора

  • Вариант №8 Разработка микропроцессорного устройства измерения и анализа веса человека

  • Вариант №9 Разработка микропроцессорной системы контроля и управления работой хладоцентра ледового поля

  • Вариант №10 Разработка микропроцессорной системы противодымной защиты офиса

  • Вариант №11 Разработка микропроцессорного устройства поддержания необходимого уровня жидкости в резервуаре

  • Вариант №12 Разработка микропроцессорной системы контроля температуры и влажности в теплице

  • Вариант №13 Разработка микропроцессорной системы противопожарной защиты помещения

  • Вариант №14 Разработка микропроцессорной системы охраны нескольких помещений

  • Вариант №15 Разработка микропроцессорной системы управления процессом смешивания жидкостей

  • Вариант №16 Разработка микропроцессорной системы контроля электрических параметров сети 220 В, 50 Гц

  • Вариант №17 Разработка микропроцессорной системы слежения атмосферного давления

    		•

    Метод указ к КР МПУ. Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов очной формы обучения и миппс


    Скачать 0.6 Mb.
    НазваниеМетодические указания по выполнению курсовой работы для студентов очной формы обучения и миппс
    Дата08.09.2018
    Размер0.6 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаМетод указ к КР МПУ.doc
    ТипМетодические указания
    #50072


    Министерство образования и науки Российской Федерации

    ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический
    университет»

    Кафедра автоматизации производственных процессов

    МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА



    Методические указания по выполнению курсовой работы
    для студентов очной формы обучения и МИППС
    направления 220400.62 Управление в технических системах


    Краснодар

    2014

    Составители: ст. преп. Л. А. Посмитная;

    канд.техн.наук, доц. Е. В. Посмитный


    УДК 681.58


    Микропроцессорные устройства: методические указания по выполнению курсовой работы для студентов очной формы обучения и МИППС направления 220400.62 Управление в технических системах / Сост.: Л. А. Посмитная, Е. В. Посмитный; Кубан. гос. технол. ун-т. Каф. автоматизации производственных процессов. – Краснодар: Изд. КубГТУ, 2014. – 24 с.

    Изложены требования к содержанию пояснительной записки и иллюстративной части курсовой работы, приведены варианты курсового проектирования. Даны методические рекомендации по выполнению и представлены примеры задач, решаемых при разработке микропроцессорных устройств.


    Ил. 5. Табл. 1. Библиогр.: 14 назв.


    Печатается по решению методического совета ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»


    Рецензенты: д-р техн. наук, проф. кафедры АПП КубГТУ
    Д.Л. Пиотровский;

    ведущий инженер ОАО «НИПИгазпереработка» (г. Краснодар) канд. техн. наук, А.Ю. Арестенко


    © КубГТУ, 2014

    Содержание


    МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА 1

    Содержание 4

    Введение 5

    1 Нормативные ссылки 6

    2 Структура курсовой работы 6

    2.1 Общие требования к структуре пояснительной записки 6

    2.2 Требования к структуре основной части 6

    2.3 Требования к структуре иллюстративной части 7

    3 Содержание курсовой работы 7

    3.1 Требования к содержанию разделов пояснительной записки 7

    3.2 Рекомендации по оформлению иллюстративной части 11

    4 Методические рекомендации по разработке
    микропроцессорного устройства 11

    4.1 Обзор литературы 11

    4.2 Состав микропроцессорных устройств 12

    4.3 Опрос двоичного датчика 13

    4.4 Устранение дребезга контактов 14

    4.5 Реализация функций времени 15

    4.6 Подключение клавишного пульта управления (КПУ) к микропроцессорной системе 15

    4.7 Опрос аналоговых датчиков 16

    4.8 Вывод и отображение информации 16

    5 Методические рекомендации по подготовке к защите курсовой работы 17

    Список литературы 18

    Приложение А
    (справочное) 19


    Введение


    Современные технологические процессы и оборудование в различных областях промышленности отличаются высокой степенью автоматизации. Благодаря широкому внедрению микропроцессорной техники и микроэлектроники автоматизации поддаются как сложные, так и простые, монотонные процессы. Одновременно возросла сложность аппаратурной реализации управляющих устройств и её программного обеспечения.

    Поэтому сегодня инженер по управлению и автоматизации должен владеть прочными знаниями в области разработки и использования электронных и микропроцессорных устройств, иметь навыки их разработки и программирования.

    Тематика курсового проектирования охватывает многие направления применения микропроцессоров, варианты приведены в приложении А.

    1 Нормативные ссылки


    В настоящих методических указаниях использованы ссылки на следующие нормативные документы:

    ГОСТ Р 21.408-93 СПДС. Правила выполнения рабочей документации автоматизации технологических процессов

    ГОСТ 2.701-2008 ЕСКД. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению

    ГОСТ 2.702-75 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем

    ГОСТ 2.708- 81 ЕСКД. Правила выполнения электрических схем цифровой вычислительной техники

    ГОСТ 2.709-89 ЕСКД. Обозначения условные проводов и контактных соединений электрических элементов, оборудования и участков цепей в электрических схемах

    ГОСТ 2.710-81 ЕСКД. Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах  

    ГОСТ 2.747-68 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Размеры условных графических обозначений  

    ГОСТ 2.755-87 ЕСКД. Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения 

    ГОСТ 2.756-76 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Воспринимающая часть электромеханических устройств

    ГОСТ 7.32-2001 СИБИД. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления

    ГОСТ 7.9-95 СИБИД. Реферат и аннотация. Общие требования

    2 Структура курсовой работы




    2.1 Общие требования к структуре пояснительной записки


    Пояснительная записка должна включать в себя следующие элементы, располагаемые последовательно: титульный лист; задание на курсовое проектирование; реферат; содержание; введение; нормативные ссылки; разделы основной части; заключение; список использованных источников; приложения.

    2.2 Требования к структуре основной части


    Основная часть пояснительной записки должна включать в себя разделы, которые размещают в следующей последовательности:

    - описание объекта управления;

    - алгоритм управления и исследуемого режима работы;

    - формализация задачи и кодирование сигналов;
    - разработка технического обеспечения МПУ;

    - разработка программного обеспечения МПУ.

    2.3 Требования к структуре иллюстративной части


    Иллюстративная часть должна включать в себя разработанные принципиальную электрическую схему устройства с перечнем элементов, структурную схему взаимодействия технического и программного обеспечения устройства, схемы алгоритмов подпрограмм.

    3 Содержание курсовой работы




    3.1 Требования к содержанию разделов пояснительной записки


    3.1.1 Титульный лист и задание на курсовое проектирование выполняют в соответствии с требованиями СМК КубГТУ.

    3.1.2 Реферат составляют на основе требований, регламентированных ГОСТ 7.9, и предъявляемых к реферату на отчет о научно-исследовательской работе по ГОСТ 7.32, который включает следующие элементы:

    - сведения о количестве в пояснительной записке страниц, иллюстраций, таблиц, приложений, использованных источников, например: 115 с., 9 рис., 12 табл., 35 источников, 3 прил.;

    - сведения о количестве листов и предметов иллюстративной части;

    - перечень ключевых слов и словосочетаний - от 5 до 15, взятых из текста пояснительной записки, которые в наибольшей степени характеризуют ее содержание и обеспечивают возможность информационного поиска. Ключевые слова приводят в именительном падеже и пишут заглавными буквами в строку через запятые;

    - текст реферата, отражающий, как правило, следующие позиции: объект исследования или разработки; цель работы; метод или методология проведения работы, полученные результаты; основные конструктивные, технологические и технико-эксплуатационные характеристики; рекомендации по внедрению; область применения; экономическая эффективность или значимость работы.

    Объем реферата на русском языке должен составлять от 0,5 до 0,75 страницы. Пример оформления приведен в приложении В.

    3.1.3 Раздел «Содержание» включает наименование всех структурных элементов пояснительной записки, в том числе разделов, подразделов, пунктов (если они имеют наименования) основной части, с указанием их нумерации, обозначения и наименования приложений, а также номера страниц, на которых они помещены.

    3.1.4 В разделе «Введение» необходимо дать оценку современного состояния решаемой задачи, сформулировать цель и задачу работы, подробно раскрыть отличительные особенности разрабатываемого устройства.

    3.1.5 В разделе «Нормативные ссылки» необходимо привести перечень стандартов и других нормативных документов, на которые в тексте пояснительной записки даны ссылки.

    3.1.6 В разделе «Описание объекта управления» указывают: особенности объекта управления, влияющие на проектные решения по автоматизируемым функциям; информационную модель объекта вместе с его системой управления; данные о системах управления, взаимодействующих с разрабатываемой системой, и сведения об информации, которой она должна обмениваться с абонентами и другими системами.

    Рациональный выбор аппаратных средств, разработка алгоритма управления и составление программного обеспечения функционирования микропроцессорной системы невозможны без детального описания функционирования объекта управления. Это описание может различаться по степени формализации от словесного (текстового) до аналитического (в виде математических формул). Рассмотрим объект на примере узла для приготовления рабочей смеси, представленного на рисунке 1.



    Рисунок 1 – Объект управления

    Рабочая смесь готовится циклически из двух растворов. Сначала подается раствор 1 до уровня, определяемого сигнализатором 1-2. Затем вентиль 3-1 закрывается. Включается мешалка (мотор М1) и в раствор 1 при перемешивании подается раствор 2 через вентиль 4-1. После заполнения бака (срабатывает сигнализатор 1-3), вентиль 4-1 закрывается, а сливной вентиль 2-1 открывается. Окончание выгрузки смеси определяется по сигнализатору уровня 1-1. Если цикл надо повторить, то следует отключить мешалку и закрыть сливной вентиль. Чтобы раствор 1 не попал через неплотно закрытый сливной вентиль, последний снабжен датчиком положения 2-2. При неплотно закрытом вентиле включается звуковая сигнализация (звук).

    Приведенное выше словесное описание может быть представлено в виде циклограммы, таблицы принятия решений, либо в виде схемы алгоритма. Рисунок 1 не дает детального представления об объекте, тогда как схема алгоритма однозначно определяет назначение объекта и всех его элементов.

    3.1.7 В разделе «Формализации задачи и кодирования сигналов» требуется определить входные и выходные сигналы для разрабатываемого устройства управления, ввести необходимые логические (булевы) переменные и записать логические условия и логические функции логических переменных.

    Приведем примеры логических условий для рассмотренной выше задачи:
    если бак пустой;

    если в нем есть раствор.



    если сливной вентиль закрыт;

    если вентиль открыт.



    если достигнут нужный уровень;

    если уровень раствора 1 ниже нормы.



    если бак полный;

    в противном случае.

    Выходные сигналы можно кодировать четырехзначными двоичными числами вида . Двоичное число 0011 или соответствующее ему десятичное число 3 означает, что бак пустой и сливной вентиль закрыт.

    Если , то это означает, что бак заполнен и т.д.

    Аналогично можно обозначить выходные команды (сигналы): при подаче команды «открыть слив», при команде «открыть вентиль раствора 1», при команде «включить мешалку», при команде «открыть вентиль раствора 2» и при команде «включить сигнализацию». В состоянии все выходные команды не включены, в состоянии включена команда «открыть слив», в состоянии выдается команда «открыть вентиль раствора 1», в состоянии включены команды «включить мешалку» и «открыть вентиль раствора 2», в состоянии включена команда «сигнализация».

    Кодирование сигналов позволяет облегчить связь микропроцессорного устройства с объектом управления через параллельный адаптер, либо порт микроконтроллера.

    3.1.8 В разделе «Разработка технического обеспечения МПУ» должны быть описаны разработанная структурная схема микропроцессорного контроллера, назначение элементов схемы и их взаимодействие, принципиальная электрическая схема.

    3.1.9 В разделе «Разработка программного обеспечения МПУ» необходимо описать схемы алгоритмов основной программы и подпрограмм, приведенных в иллюстративной части, используемых переменных и тектов разработанных подпрограмм.

    3.1.10 Раздел "Заключение" должен содержать краткие выводы по результатам выполненной работы, оценку полноты решений поставленных задач, предложения по использованию результатов разработки, включая возможность внедрения разработанных предложений в реальных условиях производства, оценку технико-экономической эффективности и научно-технического уровня выполненного курсовой работы.

    3.1.12 Раздел "Список использованных источников" должен содержать библиографические описания источников, использованных при составлении пояснительной записки. Источники в списке располагают в порядке появления ссылок на них в тексте пояснительной записки.

    3.1.13 В приложения могут быть включены тексты программ функционирования разработанной схемы, таблицы вспомогательных цифровых данных.

    3.2 Рекомендации по оформлению иллюстративной части


    На принципиальной электрической схеме показывают подключение к микроконтроллеру всех внешних устройств и элементов в соответствии со стандартами.

    Стандарты ГОСТ 2.701, ГОСТ 2.702 и ГОСТ 2.708 определяют общие требования и правила выполнения схем.

    ГОСТ 2.709 устанавливает требования к обозначению цепей, а ГОСТ 2.710 - к буквенно-цифровым обозначениям элементов схем.

    Общие требования по выполнению принципиальных схем систем автоматизации содержатся в ГОСТ 21.408.

    Требования к обозначению цепей принципиальных электрических схем определены ГОСТ 2.709.

    Графическое обозначение элементов схем устанавливаются группой стандартов «Обозначения условные графические в схемах». С помощью этих графических изображений могут быть выполнены принципиальные электрические схемы проектов автоматизации практически любой сложности. Возможны случаи, когда возникает необходимость в применении каких-либо графических изображений, не предусмотренных стандартами. Тогда допускается принять не стандартизированные графические обозначения, приводя при этом необходимые пояснения на схеме.

    Условные графические обозначения элементов схем изображают в размерах, установленных в стандартах на условные графические обозначения (ГОСТ 2.747, ГОСТ 2.755, ГОСТ 2.756).


    4 Методические рекомендации по разработке
    микропроцессорного устройства




    4.1 Обзор литературы


    В учебнике Ю.В. Новикова и П.К. Скоробогатова «Основы микропроцессорной техники» приведены элементарные основы архитектуры микроконтроллеров, объяснены принципы их построения и функционирования. Книга М. Предко «Руководство по микроконтроллерам» дает достаточно полную информацию об архитектуре, программировании и средствах поддержки разработчиков устройств на базе микроконтроллеров семейств 8051, Motorola, Picmicro, Avr. В ней приведены конкретные примеры реализации приложений на базе различных микроконтроллеров. Книги «Электронные промышленные устройства» В.Н. Васильева, «Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики» Б.Н. Кагана, а также «Искусство схемотехники» П. Хоровица и У. Хилла необходимо использовать при выборе схемотехнических решений для реализации разнообразных приложений на базе микропроцессорной техники.

    Для выбора конкретных типов микроконтроллеров при известных функциональных требованиях к микропроцессорной системе необходимо пользоваться такими справочниками, как Ремизевич Т.В. «Микроконтроллеры для встраиваемых приложений. От общих подходов – к семействам HC 05 и HC 08 фирмы MOTOROLA»; Тавернье К. PIC- микроконтроллеры. Практика применения».

    Книга Г.И. Пухальского понадобится для разработки устройств на базе микропроцессора К580, здесь приведены полные сведения об организации подсистем памяти, параллельного и последовательного интерфейса, прерываний и прямого доступа к памяти. В книге В.В. Корнеева и А.В. Киселева «Современные микропроцессоры» представлены основные идеи построения суперскалярных и мультискалярных микропроцессоров, приведены описания универсальных микропроцессоров ведущих зарубежных компаний Motorola, Texas Instruments, Analog Devices, рассмотрены основы транспьютерной технологии, представлены нейросетевые алгоритмы и нейропроцессоры, приводятся конкретные примеры существующих микропроцессоров.

    4.2 Состав микропроцессорных устройств


    В микропроцессорных устройствах, кроме центрального процессорного элемента, присутствуют другие микросхемы: БИС памяти, схемы программируемых периферийных адаптеров (ППА), контроллер прерываний и т.д. Выбор того или иного элемента (кристалла) осуществляется с помощью дешифратора, на вход которого подаются сигналы с линий шины адреса, а на выходе образуются сигналы селекции.

    Для обозначения сигналов селекции применяют русские буквы ВК (Выбор Кристалла), ВМ (Выбор Микросхемы), либо латинские CS (от английского Chip Select) или СЕ (по-английски Chip Enable).

    Схема селекции может быть собрана из отдельных элементов, но чаще используются готовые дешифраторы, например микросхемы К155ИД4 или К555ИД7.

    В случае применения микроконтроллеров дополнительные устройства применяются для увеличения числа линий ввода/вывода и их умощнения.

    4.3 Опрос двоичного датчика


    Управление объектами в микропроцессорных системах осуществляется с использованием сигналов от разнообразных датчиков цифрового и аналогового типов.

    Рассмотрим подключение к МК двоичных датчиков, формирующих сигнал типа да/нет, например технологических контактов, кнопок, концевых выключателей (рис. 2).



    а) схема двоичного датчика; б) сигнал на выходе двоичного

    датчика

    Рисунок 2 – Подключение двоичных датчиков

    Типовая процедура ожидания события состоит из следующих действий: ввода сигнала от датчика, анализа значения сигнала и передачи управления в зависимости от состояния датчика. На рисунке 3 представлена схема алгоритма процедуры ожидания события, фиксируемого замыканием контакта двоичного датчика.

    Конкретная программная реализа­ция процедуры зависит не только от типа МК, но и от того, каким образом датчик подключен к МК. Он может быть подключен к одной из линий портов МК или к специальным тестируемым входам (T0, T1, INTx, ICP).


    Рисунок 3 – Схема алгоритма процедуры ожидания
    нажатия на кнопку

    4.4 Устранение дребезга контактов


    При работе МК с датчиками, имеющими механические или электромеханические контакты, возникает явление, называемое дребезгом (рис. 2б). При этом сигнал с контакта может быть прочитан МК как случайная последовательность нулей и единиц. Подавить это нежелательное явление можно аппаратурными средствами с использованием буферного триггера (бездребезговый контакт), но обычно это делается программным путем. При этом чаще всего применяются два способа определения установившегося значения:

    a) временная задержка;

    б) подсчет заданного числа совпадений.

    Схема алгоритма этих процедур показана на рисунке 4. Временная задержка, заведомо большая, чем время переходного процесса (1–10 мс), подбирается экспериментально. Но свойства контактов могут изменяться со временем, и эта программа может давать сбои.

    Метод подсчета заданного числа совпадений более надежен, так как в случае неудачного опроса подсчет начинается сначала. Число удачных опросов N подбирается экспериментально и может лежать в пределах
    от 5 до 50.



    Рисунок 4 – Схемы алгоритмов устранения дребезга контактов

    4.5 Реализация функций времени


    Временная задержка малой длительности реализуется по следующему алгоритму. В некоторый рабочий регистр загружается число, которое за тем в каждом проходе цикла уменьшается на 1. Так продолжается до тех пор, пока содержимое рабочего регистра не станет равным нулю, после чего осуществляют выход из цикла.

    Такая задержка не превышает нескольких сотен мкс. При более длительной задержке (до сотен мс) используют метод вложенных циклов («цикл в цикле»), а при задержке в 1 с ее реализуют, например, десятикратным вызовом подпрограммы, реализующей задержку 100 мс.

    Наиболее рационально формировать временные задержки на основе таймеров. Например, в МК51 на вход T/C могут поступать сигналы синхронизации с частотой 1 МГц (режим таймера) или сигналы от внешних источников (режим счетчика). Для формирования задержек могут быть использованы оба этих режима. Таймер/счетчик полного формата (16 бит) позволяет получить задержки в диапазоне от 1 до 65536 мкс.

    4.6 Подключение клавишного пульта управления (КПУ) к микропроцессорной системе


    Внешние устройства (клавиатура, датчики, индикаторы, исполнительные устройства) к шинам микропроцессорного управляющего устройства подключаются с помощью периферийных БИС, входящих в микропроцессорный набор. В наборе К580 для этих целей может использоваться ППА К580ВВ55. С помощью ППА взаимодействие КПУ с сигналами от шин МП-системы можно организовать программно, не разрабатывая для этого специальных схем.

    На рисунке 5 показана схема подключения КПУ к МК AT90S8535.

    Функционирование МК совместно с КПУ протекает следующим образом. Клавиатура собрана в матрицу 8×4. Программным способом на каждый из столбцов матрицы последовательно подается с выходов порта А сигнал логического нуля. С помощью порта В считывается состояние уровней строк матрицы.

    При нажатии любой клавиши формируется низкий уровень сигнала -строб прерывания на вход INT0. По этому каналу вызывается процедура сканирования клавиатуры.



    Рисунок 5 – Схема подключения КПУ к МК AT90S8535

    4.7 Опрос аналоговых датчиков


    Преобразование аналогового сигнала от датчика в цифровой код, принимаемый и обрабатываемый в МК, можно осуществить на основе БИС АЦП, подключаемой к порту МК. Однако в настоящее время имеется достаточное число модификаций микроконтроллеров со встроенной функцией АЦП(ADC). Например, AT9058535 имеет 8-канальный, 10-разрядный АЦП (альтернативная функция порта А). Ограниченный формат методических указаний не позволяет рассмотреть все вопросы. При необходимости использования этой функции следует обратиться к справочной литературе [10, 11].

    4.8 Вывод и отображение информации


    Многие микроконтроллерные устройства требуют наличия только простейшей индикации типа: ДА/НЕТ, ВКЛ/ВЫКЛ. Такая индикация реализуется на основе отдельных светодиодов.

    В более развитых системах отображения информации применяются семисегментные индикаторы (ССИ) для отображения цифровой и буквенной информации и матричные индикаторы (МСИ) для организации динамической индикации типа «бегущая строка».

    5 Методические рекомендации по подготовке к защите курсовой работы



    Защита выполняется в присутствии комиссии из 2-3 человек. Сообщение по теме выполняется с использованием мультимедийной презентации. Рекомендуемые слайды презентации: титульный лист; цель разработки микропроцессорного устройства управления; актуальность разработки; основные результаты проектирования устройства (аппаратной и программной части); выводы.

    Студент по своему усмотрению может добавить фото- и видео-материалы, позволяющие более наглядно представить результаты работы.

    Список литературы



    1. Бродин В.Б. Системы на микроконтроллерах и БИС программируемой логики. – М.: ЭКОМ, 2002. – 431 с.

    2. Бурькова Е.В. Освоение микропроцессорной техники в формировании информационной компетентности студентов университета: учеб. пособие. – Челябинск: Изд-во Южно-Уральского отделения РАО, 2005. – 209 с.

    3. Васильев В.Н. Электронные промышленные устройства. – М.: Высшая школа, 1988. – 303с.

    4. Каган Б.Н. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 304 с.

    5. Корнеев В.В. Современные микропроцессоры. – М.: Нолидж, 2000. – 320 с.

    6. Новиков Ю.В. Основы микропроцессорной техники.- М.: ИНТУИТ.РУ. «Интернет-Университет Информационных технологий», 2003. – 440 с.

    7. Новиков Ю.В. Основы цифровой схемотехники. Базовые элементы и схемы. Методы проектирования. – М.: Мир 2001.–379 с.

    8. Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Том I. – М.: Постмаркет, 2001. – 416 с.

    9. Предко М. Руководство по микроконтроллерам. Том II. – М.: Постмаркет, 2001. - 488 с.

    10. Пухальский Г.И. Проектирование микропроцессорных устройств: учеб. пособие для вузов. – СПб.: Политехника, 2001. – 544 с.

    11. Пятибратов А.П. Вычислительные системы, сети и телекоммуникации. – М.: Высшая школа, 2000. – 512 с.

    12. Сайт фирмы Intel [электронный ресурс]: информационный сервер. – Режим доступа: http://www.intel.com.

    13. Сайт фирмы Dallas Semiconductor [электронный ресурс]: информационный сервер. – Режим доступа: http:// www.dalsemi.com.

    14. Сайт фирмы Siemens [электронный ресурс]: информационный сервер. – Режим доступа: http://www.siemens.com.


    Приложение А
    (справочное)


    Варианты микропроцессорных устройств/систем
    Вариант №1 Разработка микропроцессорной системы управления стиральной машиной

    Требования к микропроцессорной системе:

    1) задание (с помощью устройства ввода) времени процесса стирки;

    2) задание (с помощью устройства ввода) температуры воды;

    3) задание (с помощью устройства ввода) скорости отжима;

    4) слежение за уровнем воды, температурой воды, скоростью вращения барабана;

    5) автоматическая (программная реализация) подача сигналов управления: заливом/сливом воды, нагреванием воды, вращением барабана при стирке, отжимом;

    6) отображение текущего времени;

    7) сигнал оповещения о завершении процесса.

    Отсчет времени осуществлять аппаратно, посредством встроенного модуля 8-битного таймера.
    Вариант №2 Разработка микропроцессорной системы управления бытовой хлебопечкой

    Требования к микропроцессорной системе:

    1) сигнал на включение и отключение двигателя, используемого для замешивания теста (время замешивания - 10 минут);

    2) задание (с помощью устройства ввода) и индикация времени начала и окончания брожения теста;

    3) слежение за температурой брожения, при отклонениях, превышающих норму на 2 % подача сигнала на включение/отключение нагревателя;

    4) задание времени окончания выпечки (с помощью устройства ввода);

    5) слежение за температурой выпечки;

    6) оповещение об окончании выпечки.
    Вариант №3 Разработка микропроцессорной системы управления кондиционированием помещений офиса

    Требования к микропроцессорной системе:

    1) количество помещений офиса – 3;

    2) переключение режимов: режим «Зима» - нагрев воздуха, режим «Лето» - охлаждение воздуха;

    3) задание значений температуры с помощью устройства ввода;

    4) измерение температуры в трех помещениях;

    5) отображение текущих значений температуры;

    6) обеспечение частоты опроса датчика температуры каждые 30 минут;

    7) формирование команд на включение и отключение кондиционеров;

    8) оповещение о превышении и снижении температуры более чем на 20 %.
    Вариант №4 Разработка микропроцессорной системы управления холодильником

    Требования к микропроцессорной системе:

    1) задание температурных режимов производить переключателем;

    2) предусмотреть 3 режима основной камеры: 0 0С, +5 0С, +10 0С;

    3) предусмотреть 2 режима морозильной камеры: минус 30 0С,
    минус 20 0С;

    4) измерение температуры;

    5) оповещение о превышении и снижении температуры более чем на 5 %;

    6) фиксирование и оповещение наличия льда в основной и морозильной камерах.
    Вариант №5 Разработка микропроцессорной системы управления лифтом

    Алгоритм работы контроллера управления лифта.

    Лифт обслуживает 16-ти этажный дом. Код первого этажа 00h, код последнего 0Fh. Начальное состояние лифта – стоит на любом этаже без пассажиров, двери закрыты. При поступлении вызова с какого-либо этажа включается свет в лифте и запускается вращение двигателя в нужном направлении. Если этаж, с которого поступил вызов и этаж на котором находится лифт совпадают, то сразу происходит открывание дверей. После остановки лифта включается привод открывания дверей. После срабатывания датчика «Двери открыты» осуществляется выдержка 20 секунд, в течение которых пассажиры могут войти в лифт. Если этого не произошло (отсутствует давление на пол), то включается привод закрывания дверей. При срабатывании датчика «Двери закрыты» привод закрывания дверей выключается, свет гасится, лифт готов принять следующий вызов. Если при закрывании дверей на их пути встречается препятствие, то снова включается привод открывания дверей и после срабатывания датчика «Двери открыты» снова осуществляется выдержка 20 секунд.

    При наличии давления на пол, лифт с открытыми дверями ожидает нажатия кнопки какого-либо этажа внутри кабины. При нажатии кнопки и отсутствии перегрузки лифта включается привод закрывания дверей. При срабатывании датчика «Двери закрыты» включается двигатель, перемещающий лифт в нужном направлении. Если при закрывании дверей встречается препятствие, то выключается привод закрывания дверей, включается привод открывания дверей и после срабатывания датчика «Двери открыты» выключается привод открывания дверей и снова осуществляется выдержка 20 секунд.

    Если внутри кабины лифта нажимается кнопка того этажа, на котором находится лифт, то начинается процедура открывания дверей. Движение лифта с пассажирами аналогично движению пустого лифта. По достижению места назначения двери лифта открываются и остаются открытыми 20 секунд. Затем включается привод закрывания дверей. При срабатывании датчика «Двери закрыты» привод закрывания дверей выключается, свет гасится, лифт готов принять следующий вызов. Если при закрывании дверей встречается препятствие, то привод закрывания дверей отключается, начинается процедура открывания дверей, после выдержки 20 секунд двери закрываются.

    Вариант №6 Разработка микропроцессорной системы управления проявкой фотопленки

    Т а б л и ц а А.1- Алгоритм работы

    Тип
    Название
    Управление
    Комментарий

    1
    2
    3
    4

    Вых
    Вентиль воды
    При подаче лог. «0» вентиль открывается и остается открытым пока на выходе лог. «0»
    При открытом вентиле в бачок поступает вода

    Вых
    Вентиль
    проявителя
    При подаче лог. «0» вентиль открывается и остается открытым пока на выходе лог. «0»
    При открытом вентиле в бачок поступает проявитель

    Вых
    Вентиль
    закрепителя
    При открытом вентиле в бачок поступает закрепитель
    При открытом вентиле в бачок поступает закрепитель

    Вых
    Вентиль
    слива
    При подаче лог. «0» вентиль открывается и остается открытым пока на выходе лог. «0»
    При открытом вентиле осуществляется слив жидкости из бачка

    Вх
    кнопка Пуск
    При нажатии на вход микропроцессорного контроллера поступает лог. «1»



    Продолжение таблицы А.1

    1
    2
    3
    4

    Вх
    датчик

    Поплавок 1
    При активизации на вход микропроцессорного контроллера поступает лог. «1»
    Активизация происходит при наполнении бачка

    Вх
    датчик

    Поплавок 2
    При активизации на вход микропроцессорного контроллера поступает лог. «1»
    Активизация происходит при полном сливе жидкости из бачка

    Вх
    датчик

    Поплавок 3
    При активизации на вход микропроцессорного контроллера поступает лог. «1»
    Активизация происходит при наполнении бачка выше нормы

    Вых
    Звук
    При подаче лог. «0» возникает звуковой сигнал
    Используется для сигнализации неисправности

    Вых
    лампочка Проявление закончено
    При подаче лог. «0» загорается лампочка




    Вых
    электродвигатель
    При подаче лог. «0» включается электродвигатель
    Электродвигатель вращает катушку с пленкой


    Вариант №7 Разработка микропроцессорной системы управления инкубатора

    Требования к микропроцессорной системе:

    1) включить систему обогрева камеры и систему поддержания влажности в течение 5 часов поддерживать температуру 38 0С, затем 30 минут поддерживать температуру 28 0С, так повторять;

    2) влажность 50 % поддерживается постоянной;

    3) обеспечить измерение значений температуры и влажности с периодичностью 5 минут;

    4) вывод на дисплей значений температуры и влажности;

    5) вывод текущего времени;

    6) в случае отклонения температуры /влажности от заданной на 5 % зажечь светодиоды, отвечающие за температуру и влажность;

    7) в случае отклонения температуры до 20 0С подать короткий звуковой сигнал;

    8) в случае появления сигнала с датчика движения (вылупление цыпленка) подать звуковой сигнал в течение 1 минуты частотой 1 кГц.
    Вариант №8 Разработка микропроцессорного устройства измерения и анализа веса человека

    Требования к микропроцессорной системе:

    1) максимальный вес пользователя: 150 кг;

    2) точность измерения: 100 г;

    3) сохранение измеренного веса в энергонезависимой памяти (память на 4 человека);

    4) ввод имени пользователя;

    5) ввод и сохранение величины роста (в метрах) пользователя;

    6) вывод по запросу пользователя предыдущего взвешивания;

    7) вывод на дисплей динамики веса за период, вводимый с клавиатуры;

    8) вывод текущего значения индекса массы тела ИМТ, рассчитанный по формуле

    ИМТ = вес в кг/ (рост в м)2;

    9) при ИМТ>22 расчет количества лишних кг;

    10) при ИМТ>25, зажечь красный светодиод – опасно!

    Примечание:

    ИМТ =19-21 соответствует норме;

    ИМТ>22 соответствует наличию лишнего веса;

    ИМТ>25 сигнал опасности ожирения.

    Вариант №9 Разработка микропроцессорной системы контроля и управления работой хладоцентра ледового поля

    Требования к микропроцессорной системе:

    1) количество точек температурного контроля главной арены – 12, в том числе: грунта 4; бетонной плиты 4; границы раздела плита-лёд 4;

    2) измерение температуры всех точек;

    3) отображение текущей температуры;

    4) включение/отключение систем охлаждения, обогрева грунта;

    5) индикация о работе систем охлаждения, обогрева грунта;

    6) оповещение аварийной ситуации (выхода из строя систем).
    Вариант №10 Разработка микропроцессорной системы противодымной защиты офиса

    Требования к микропроцессорной системе:

    1) датчики дыма расположены в служебном помещении, на лестничной площадке, в лифтовой шахте. Всего датчиков – 3;

    2) включение вытяжных систем;

    3) включение клапанов дымоудаления;

    4) переключающие устройства воздуховодов;

    5) индикация состояния датчиков дыма;

    6) индикация состояния клапанов и вытяжных систем.

    Предусмотреть временные задержки.
    Вариант №11 Разработка микропроцессорного устройства поддержания необходимого уровня жидкости в резервуаре

    Требования к микропроцессорной системе:

    1) измерение уровня жидкости;

    2) задание частоты опроса датчика уровня;

    3) отображение текущего уровня;

    4) отображение интервала времени между двумя опросами;

    5) ввод с клавиатуры заданных значений уровня (max, min);

    6) индикация выхода уровня за рамки заданных пределов «Превышение выше максимального уровня», «Снижение ниже минимального уровня»;

    7) управление открытием/закрытием клапана подачи жидкости в резервуар.
    Вариант №12 Разработка микропроцессорной системы контроля температуры и влажности в теплице

    Требования к микропроцессорной системе:

    1) ввод с клавиатуры заданных значений температуры и влажности воздуха;

    2) измерение температуры воздуха;

    3) измерение влажности воздуха;

    4) отображение измеренных величин;

    5) индикация критических значений «Превышение выше максимального уровня», «Снижение ниже минимального уровня»;

    6) управление включением/отключением нагревателя;

    7) управление включением/отключением увлажнителя.
    Вариант №13 Разработка микропроцессорной системы противопожарной защиты помещения

    Требования к микропроцессорной системе:

    1) измерение задымленности воздуха помещения;

    2) измерение температуры воздуха помещения;

    3) отображение измеренных значений;

    4) индикация опасных значений задымленности и температуры воздуха;

    5) управление включением/отключением вытяжных систем;

    6) индикация состояния клапанов и вытяжных систем.

    Предусмотреть временные задержки.

    Вариант №14 Разработка микропроцессорной системы охраны нескольких помещений

    Требования к микропроцессорной системе:

    1) обнаружение разрыва цепи периметра;

    2) обнаружение движущегося объекта;

    3) индикация обнаруженных нарушений;

    4) управление включением/отключением сигнализации;

    5) обеспечение сигнала тревоги на пульте оператора.
    Вариант №15 Разработка микропроцессорной системы управления процессом смешивания жидкостей

    Требования к микропроцессорной системе:

    1) задание величин: уровня первой жидкости, результирующего уровня;

    2) задание времени перемешивания;

    3) измерение уровня первой жидкости;

    4) измерение результирующего уровня жидкости;

    5) индикация текущих значений уровня;

    6) индикация времени от начала процесса перемешивания;

    7) управление включением/отключением двигателя перемешивания жидкостей;

    8) сигнализация аварийного превышения уровня жидкости.
    Вариант №16 Разработка микропроцессорной системы контроля электрических параметров сети 220 В, 50 Гц

    Требования к микропроцессорной системе:

    1) измерение напряжения сети;

    2) измерение частоты напряжения;

    3) преобразование измеренных сигналов в цифровой сигнал;

    4) сравнение результатов с эталоном;

    5) индикация текущих значений параметров сети;

    6) индикация отклонений от эталона на 1 %;

    7) аварийная сигнализация при отклонениях на 2 %.
    Вариант №17 Разработка микропроцессорной системы слежения атмосферного давления

    Требования к микропроцессорной системе:

    1) задание требуемой величины атмосферного давления;

    2) измерение текущего времени;

    3) ввод значений атмосферного давления с барометра;

    4) сравнение результатов с заданным значением;

    5) индикация текущего времени и давления;

    6) индикация величины отклонения от заданного значения.


    МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА

    Методические указания


    Составители: Посмитная Лариса Александровна;

    Посмитный Евгений Владимирович

    Темплан 2011 г.

    Редактор С.С. Соколова

    Компьютерная верстка Л.А. Посмитная

    Подписано в печать

    Бумага офсетная

    Печ. л. 1,5

    Усл. печ. л. 1,39

    Уч.-изд. л. 1,09

    Цена

    Формат 60х84/16

    Офсетная печать

    Изд. № 232

    Тираж 25 экз.

    Заказ №

    руб

    Кубанский государственный технологический университет

    350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, кор. А

    Типография КубГТУ: 350058, г.Краснодар,
    ул. Старокубанская, 88/4

    написать администратору сайта